一种微孔加工装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微孔加工装置，包括颗粒喷射装置、磁场发生装置和化学反应装置；颗粒喷射装置设置于化学反应装置上方，包括用于向工件喷射具有导磁性的贵金属催化剂颗粒的喷嘴；磁场发生装置包括相对的磁场左臂、磁场右臂和用于控制磁场左臂与磁场右臂的磁场方向和磁场大小的磁场控制装置；化学反应装置设置于磁场左臂与磁场右臂之间，化学反应装置内盛有用于刻蚀工件的腐蚀溶液。本发明专利技术还公开了一种微孔加工方法。应用本发明专利技术提供的微孔加工装置及方法，实现了极小孔径喷嘴等微孔的加工，该装置结构简单，控制方便，适用于多种材料加工和喷射打印器件加工等领域，有较大的推广空间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密加工
，更具体地说，涉及一种微孔加工装置，还涉及一种微孔的加工方法。
技术介绍
近年以来，随着所需制品形状向复杂化、微型化发展，无模成型的喷射打印越来越广泛地应用于现代超精密加工，并不断向着喷射频率更高、适用流体粘度更大和喷射液滴体积更小的方向发展。喷射打印是一种非接触式打印过程，成型体的精度由喷嘴直径控制，一般为25-75um。目前加工孔径较小的喷嘴等微孔主要有微细切削、电解、电火花、激光、超声波等方法。然而，微细切削法中所需的钻头制造困难、且所加工的喷嘴直径只能达到200μm左右，远不能满足极小孔径喷嘴加工高精度的要求；电解加工存在杂散腐蚀且加工精度难以保证；电火花穿孔加工法所加工喷嘴长度有限，且最小孔径为160μm，误差较大；激光加工法加工出的微孔粗糙度大，易形成喇叭口，圆度较差，精度较低，最小加工孔径大于100μm；超声加工法，加工速度慢效率低、仪器易损、最小孔径为40μm。即对于上述各方法均难以加工出直径小于25μm的小孔径喷嘴等微孔结构。综上所述，如何有效地解决极小孔径喷嘴等微孔结构难于加工、精度低、成本高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供一种微孔加工装置，该微孔加工装置的结构设计可以有效地解决极小孔径喷嘴等微孔结构难于加工、精度低、成本高的问题，本专利技术的第二个目的是提供一种微孔加工方法。为了达到上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：一种微孔加工装置，包括颗粒喷射装置、磁场发生装置和化学反应装置；所述颗粒喷射装置设置于所述化学反应装置上方，包括用于向工件喷射具有导磁性的贵金属催化剂颗粒的喷嘴；所述磁场发生装置包括相对的磁场左臂、磁场右臂和用于控制所述磁场左臂与所述磁场右臂的磁场方向和磁场大小的磁场控制装置；所述化学反应装置设置于所述磁场左臂与所述磁场右臂之间，所述化学反应装置内盛有用于刻蚀工件的腐蚀溶液。优选地，上述微孔加工装置中，所述磁场控制装置包括恒压恒流电源、电流调节器、电工铜线圈和电工铁芯，所述电工铜线圈绕在所述电工铁芯上，所述恒压恒流电源经所述电流调节器与所述电工铜线圈连接，所述磁场右臂和所述磁场左臂分别与所述电工铁芯的两端连接，所述电流调节器用于调节电流的大小和方向以调节所述磁场左臂与所述磁场右臂产生磁场的方向和大小。优选地，上述微孔加工装置中，还包括设置于所述磁场发生装置外、具有密闭腔的外壳。优选地，上述微孔加工装置中，所述喷嘴为能够溅射纳米颗粒的纳米颗粒喷嘴。优选地，上述微孔加工装置中，所述腐蚀溶液为氢氟酸、氧化剂、水的质量比为1:2:1的溶液。优选地，上述微孔加工装置中，所述贵金属催化剂颗粒的直径范围为20-80nm。本专利技术提供的微孔加工装置包括颗粒喷射装置、磁场发生装置和化学反应装置。其中，颗粒喷射装置设置于化学反应装置上方，包括用于向工件喷射具有导磁性的贵金属催化剂颗粒的喷嘴；磁场发生装置包括相对的磁场左臂、磁场右臂，还包括磁场控制装置，磁场控制装置用于控制磁场左臂与磁场右臂的磁场方向和磁场大小，进而控制贵金属催化剂颗粒的移动路径；化学反应装置设置于磁场左臂与磁场右臂之间，其内盛有用于刻蚀工件的腐蚀溶液。应用本专利技术提供的微孔加工装置，以具有导磁性的贵金属催化剂颗粒作为催化剂，根据所需要成形的微孔结构的形状大小，如极小孔径喷嘴的形状，通过磁场力改变贵金属催化剂颗粒的位置和运动速度，从而控制工件与贵金属催化剂颗粒的接触位置与运动方向，以在纵向及横向上均能够在腐蚀溶液的作用下刻蚀工件，从而加工出所需的极小孔径喷嘴等目标微孔。通过上述微孔加工装置，运用磁场辅助的金属辅助化学刻蚀的方法，巧妙的且简单的实现了极小孔径喷嘴等的加工，克服了现有方法中精度不高深度有限的问题，并且显著地降低了成本。同时该装置结构简单，控制方便，适用于所有材料加工和喷射打印器件加工等领域，有较大的推广空间。为了达到上述第二个目的，本专利技术还提供了一种微孔加工方法，包括步骤1：将具有导磁性的贵金属催化剂颗粒溅射于工件表面；步骤2：将溅射有所述贵金属催化剂颗粒的所述工件置于盛有用于刻蚀所述工件的腐蚀溶液的化学反应装置内，并将所述化学反应装置置于磁场中，通过控制所述磁场的方向和磁场大小，使得所述贵金属催化剂颗粒在磁场作用下横向腐蚀，结合所述贵金属催化剂颗粒受重力作用纵向腐蚀，控制所述贵金属催化剂颗粒的移动路径完成目标微孔加工。应用本专利技术提供的微孔加工方法，克服了现有方法中微孔加工精度不高深度有限的问题，并且显著地降低了成本。控制方便，适用于所有材料加工和喷射打印器件加工等领域，有较大的推广空间。优选地，上述微孔加工方法中，所述步骤2具体包括：步骤21：将所述工件置于外侧设置有磁场发生装置的所述化学反应装置内；步骤22：控制所述贵金属催化剂颗粒在重力作用纵向腐蚀，形成与所述贵金属催化剂颗粒等深径微孔；步骤23：启动所述磁场发生装置，控制磁场方向与磁场大小，使所述贵金属催化剂颗粒与所述微孔一侧壁紧密贴合；步骤24：控制磁场方向与磁场大小，使得所述贵金属催化剂颗粒向一侧横向腐蚀直至达到预设位置，改变磁场方向使得所述贵金属催化剂颗粒向另一侧横向腐蚀直至达到预设位置；返回步骤22，直至获得目标微孔。优选地，上述微孔加工方法中，所述步骤1之前还包括：在包覆型纳米软磁颗粒外电镀贵金属层，制得所述贵金属催化剂颗粒。优选地，上述微孔加工方法中，所述步骤2中，所述纵向腐蚀的速率控制在0.5-5μm/min范围内；所述横向腐蚀的速率控制在0.5-5μm/min范围内。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的微孔加工装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为工件表面溅射贵金属催化剂颗粒的结构示意图；图3为贵金属催化剂颗粒重力沉降的结构示意图；图4为磁场力作用下贵金属催化剂颗粒偏向的结构示意图；图5为磁场力作用下贵金属催化剂颗粒向一侧横向腐蚀的结构示意图；图6为磁场力作用下贵金属催化剂颗粒向另一侧横向腐蚀的结构示意图；图7为加工成型的目标微孔结构示意图。附图中标记如下：1-恒压恒流电源；2-电工铜线圈；3-电工铁芯；4-磁场左臂；5-磁场右臂；6-底座；7-喷嘴；8-耐酸容器；9-腐蚀溶液；10-工件；11-密闭腔；12-电流调节器；13-贵金属催化剂颗粒。具体实施方式本专利技术实施例公开了一种微孔加工装置，以便于极小孔径喷嘴等微孔结构加工，提高加工精度，降低加工成本。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-图7，图1为本专利技术提供的微孔加工装置一种具体实施方式的结构示意图；图2为工件表面溅射贵金属催化剂颗粒的结构示意图；图3为贵金属催化剂颗粒重力沉降的结构示意图；图4为磁场力作用下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔加工装置，其特征在于，包括颗粒喷射装置、磁场发生装置和化学反应装置；所述颗粒喷射装置设置于所述化学反应装置上方，包括用于向工件喷射具有导磁性的贵金属催化剂颗粒的喷嘴；所述磁场发生装置包括相对的磁场左臂、磁场右臂和用于控制所述磁场左臂与所述磁场右臂的磁场方向和磁场大小的磁场控制装置；所述化学反应装置设置于所述磁场左臂与所述磁场右臂之间，所述化学反应装置内盛有用于刻蚀工件的腐蚀溶液。

【技术特征摘要】
1.一种微孔加工装置，其特征在于，包括颗粒喷射装置、磁场发生装置和化学反应装置；所述颗粒喷射装置设置于所述化学反应装置上方，包括用于向工件喷射具有导磁性的贵金属催化剂颗粒的喷嘴；所述磁场发生装置包括相对的磁场左臂、磁场右臂和用于控制所述磁场左臂与所述磁场右臂的磁场方向和磁场大小的磁场控制装置；所述化学反应装置设置于所述磁场左臂与所述磁场右臂之间，所述化学反应装置内盛有用于刻蚀工件的腐蚀溶液。2.根据权利要求1所述的微孔加工装置，其特征在于，所述磁场控制装置包括恒压恒流电源、电流调节器、电工铜线圈和电工铁芯，所述电工铜线圈绕在所述电工铁芯上，所述恒压恒流电源经所述电流调节器与所述电工铜线圈连接，所述磁场右臂和所述磁场左臂分别与所述电工铁芯的两端连接，所述电流调节器用于调节电流的大小和方向以调节所述磁场左臂与所述磁场右臂产生磁场的方向和大小。3.根据权利要求2所述的微孔加工装置，其特征在于，还包括设置于所述磁场发生装置外、具有密闭腔的外壳。4.根据权利要求1所述的微孔加工装置，其特征在于，所述喷嘴为能够溅射纳米颗粒的纳米颗粒喷嘴。5.根据权利要求1所述的微孔加工装置，其特征在于，所述腐蚀溶液为氢氟酸、氧化剂、水的质量比为1:2:1的溶液。6.根据权利要求1-5任一项所述的微孔加工装置，其特征在于，所述贵金属催化剂颗粒的直径范围为20-80nm。7.一种微孔加工方法，其特征在于，包括：步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，麦锡全，施达创，苏振欣，陈新，陈桪，高健，张昱，王晓初，杨志军，杨海东，汤晖，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44